(57)【要約】【目的】描画方向に向かって描画されるようにステージを移動させる方向と直交する方向の非線形誤差を補正して高精度な位置を測定する手法を提供することを目的とする。【構成】本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、移動可能なステージと、描画方向に向かって描画されるようにステージを第１の方向に移動させると共に、第１の方向にステージを移動させながら第１の方向と直交する第２の方向に所定の速度と所定の振幅でステージが振動するように駆動制御する駆動部と、レーザを用いて、第２の方向についてステージの移動位置を測定する測定部と、第２の方向について測定部の測定値から所定の周波数領域の成分を減衰させるフィルタ回路と、フィルタ回路を通過したステージの移動位置データを用いて、試料に荷電粒子ビームを照射することによってパターンを描画する描画部と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2010219481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能なステージと、
描画方向に向かって描画されるように前記ステージを第１の方向に移動させると共に、前記第１の方向に前記ステージを移動させながら前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の速度と所定の振幅で前記ステージが振動するように駆動制御する駆動部と、
レーザを用いて、前記第２の方向について前記ステージの移動位置を測定する測定部と、
前記第２の方向について前記測定部の測定値から所定の周波数領域の成分を減衰させるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路を通過した前記ステージの移動位置データを用いて、試料に荷電粒子ビームを照射することによってパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記描画部は、荷電粒子ビームを偏向する偏向器を有し、
前記所定の振幅は、前記偏向器で偏向可能な幅であることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
前記フィルタ回路は、
ローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタに並列して配置され、直列に接続された１組のハイパスフィルタとローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタを通過した第１の測定値と、前記１組のハイパスフィルタとローパスフィルタを通過した第２の測定値とを合成する合成部と、
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
試料が描画方向に向かって描画されるように前記試料が載置されたステージを第１の方向に移動させると共に、前記第１の方向に前記ステージを移動させながら前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の速度と所定の振幅で前記ステージが振動するように駆動制御する工程と、
レーザを用いて、前記第２の方向について、前記第２の方向に振動しながら前記第１の方向に移動している前記ステージの移動位置を測定する工程と、
所定のカットオフ周波数に設定されたローパスフィルタを用いて、前記第２の方向について測定された測定値から非線形誤差成分を除去し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする位置測定方法。
【請求項５】
前記所定のカットオフ周波数と同一なカットオフ周波数に設定された１組のハイパスフィルタとローパスフィルタとを用いて、前記非線形誤差成分を除去する際に前記ローパスフィルタを用いた結果、測定値に生じた位相遅れを修正する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の位置測定方法。
【請求項６】
移動可能なステージと、
描画する際に、第１の方向と、前記第１の方向と直交する第２の方向とにそれぞれ所定の速度と所定の振幅で前記ステージが振動するように駆動制御する駆動部と、
レーザを用いて、前記第１と第２の方向について前記ステージの移動位置を測定する測定部と、
前記第１と第２の方向について前記測定部の測定値から所定の周波数領域の成分を減衰させるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路を通過した前記ステージの移動位置データを用いて、試料に荷電粒子ビームを照射することによってパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項７】
描画する際に、第１の方向と、前記第１の方向と直交する第２の方向とにそれぞれ所定の速度と所定の振幅で前記ステージが振動するように駆動制御する工程と、
レーザを用いて、前記第１と第２の方向について、振動している前記ステージの移動位置を測定する工程と、
所定のカットオフ周波数に設定されたローパスフィルタを用いて、前記第１と第２の方向について測定されたそれぞれの測定値から非線形誤差成分を除去し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び位置測定方法に関し、特に、レーザ測長によるステージの位置測定手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。
【０００３】
図１４は、従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ）描画装置は、以下のように動作する。第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。
【０００４】
電子ビーム描画装置では、ステージの高精度な位置合わせが必要となる。一般に、ステージの位置は、レーザ干渉計を用いたレーザ測長システムにより測定される。しかしながら、レーザ干渉計を用いたレーザ測長システムによりステージの位置を測定する場合には、測定された位置データに非線形誤差を含んでしまう。パターンの微細化に伴い、かかる非線形誤差が描画精度に影響するようになってきた。そのため、かかるステージ移動の際の非線形誤差成分をローパスフィルタで低減する手法が発明者によって考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、電子ビーム描画装置では、描画対象となる試料の描画領域を短冊状のストライプ領域に仮想分割し、各ストライブ領域を描画単位領域として、ストライブ領域毎に一定方向（例えば、Ｘ方向とする）にステージを移動させながら試料３４０にパターンを描画していく。そして、１つのストライブ領域の描画が終了すると直交する方向（例えば、Ｙ方向）にステージを移動させて次のストライブ領域上に移動する。そのため、所定の速度、或いは可変速の速度でかかる一定方向にステージを移動させる際に発生する非線形誤差成分は、発生周波数が比較的高いので特許文献１の手法を使って非線形誤差成分をローパスフィルタで低減することが可能であった。
【０００６】
一方、かかる一定方向にステージを移動させている間、ステージの駆動制御上は、直交する方向（例えば、Ｙ方向）にステージを移動させていない。そのため、ステージ位置は一定のはずである。しかしながら、実際には、かかるＹ方向にも微小揺らぎが発生する。例えば、ステージの走行系の歪み等の影響がある。これらの微小揺らぎが生じている状態でレーザ測長システムによりＹ方向のステージの位置を測定すると、測定された位置データに非線形誤差を含んでしまう。しかし、これらの微小揺らぎの場合には、非線形誤差成分の発生周波数が低いため、特許文献１の手法を使って非線形誤差成分をローパスフィルタで低減しようとしてもその除去が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３３２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、描画中に一定方向にステージを移動させている間、停止しているはずの直交方向に生じている微小揺らぎによる非線形誤差を低減しようとしてもその除去が困難であった。よって、高精度な位置を測定することが困難となってしまう場合がある。
【０００９】
本発明は、かかる問題点を克服し、描画方向に向かって描画されるようにステージを移動させる方向と直交する方向の非線形誤差を補正して高精度な位置を測定する手法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
移動可能なステージと、
描画方向に向かって描画されるようにステージを第１の方向に移動させると共に、第１の方向にステージを移動させながら第１の方向と直交する第２の方向に所定の速度と所定の振幅でステージが振動するように駆動制御する駆動部と、
レーザを用いて、第２の方向についてステージの移動位置を測定する測定部と、
第２の方向について測定部の測定値から所定の周波数領域の成分を減衰させるフィルタ回路と、
フィルタ回路を通過したステージの移動位置データを用いて、試料に荷電粒子ビームを照射することによってパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、描画部は、荷電粒子ビームを偏向する偏向器を有し、所定の振幅は、かかる偏向器で偏向可能な幅であると好適である。
【００１２】
また、フィルタ回路は、ローパスフィルタと、かかるローパスフィルタに並列して配置され、直列に接続された１組のハイパスフィルタとローパスフィルタと、ローパスフィルタと通過した第１の測定値と、１組のハイパスフィルタとローパスフィルタを通過した第２の測定値とを合成する合成部と、を有すると好適である。
【００１３】
本発明の一態様の位置測定方法は、
試料が描画方向に向かって描画されるように試料が載置されたステージを第１の方向に移動させると共に、第１の方向にステージを移動させながら第１の方向と直交する第２の方向に所定の速度と所定の振幅でステージが振動するように駆動制御する工程と、
レーザを用いて、第２の方向について、第２の方向に振動しながら第１の方向に移動しているステージの移動位置を測定する工程と、
所定のカットオフ周波数に設定されたローパスフィルタを用いて、第２の方向について測定された測定値から非線形誤差成分を除去し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、所定のカットオフ周波数と同一なカットオフ周波数に設定された１組のハイパスフィルタとローパスフィルタとを用いて、非線形誤差成分を除去する際にローパスフィルタを用いた結果、測定値に生じた位相遅れを修正する工程をさらにを備えると好適である。
【００１５】
本発明の他の態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
移動可能なステージと、
描画する際に、第１の方向と、第１の方向と直交する第２の方向とにそれぞれ所定の速度と所定の振幅でステージが振動するように駆動制御する駆動部と、
レーザを用いて、第１と第２の方向についてステージの移動位置を測定する測定部と、
第１と第２の方向について測定部の測定値から所定の周波数領域の成分を減衰させるフィルタ回路と、
フィルタ回路を通過したステージの移動位置データを用いて、試料に荷電粒子ビームを照射することによってパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の態様の位置測定方法は、
描画する際に、第１の方向と、第１の方向と直交する第２の方向とにそれぞれ所定の速度と所定の振幅で前記ステージが振動するように駆動制御する工程と、
レーザを用いて、第１と第２の方向について、振動しているステージの移動位置を測定する工程と、
所定のカットオフ周波数に設定されたローパスフィルタを用いて、第１と第２の方向について測定されたそれぞれの測定値から非線形誤差成分を除去し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする位置測定方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、所謂停止状態であった直交方向の非線形誤差成分を除去することができるので、より高精度な位置を測定することができる。より高精度な位置を測定することができるので、高精度な描画を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
【図２】ステージ移動の様子を説明するための図である。
【図３】フィルタ回路の内部構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１における位置測定方法のフローチャートを示す図である。
【図５】ｙ方向の位置と時間との関係を示す図である。
【図６】ｘ方向の出力と位置との関係を示す図である。
【図７】ＬＰＦ通過後の位置成分のデータの周波数に対するゲインと位相の関係を示す図である。
【図８】１組のＨＰＦとＬＰＦとを通過後のｙ方向の位置成分のデータの周波数に対するゲインと位相の関係を示す図である。
【図９】ＬＰＦを通過後のｙ方向の位置成分のデータと１組のＨＰＦとＬＰＦとを通過後のｙ方向の位置成分のデータとを合成したデータの周波数に対するゲインと位相の関係を示す図である。
【図１０】デジタルフィルタの伝達関数式を示す図である。
【図１１】実施の形態１におけるフィルタを通過後のｙ方向についてのゲインの変化量と位相の変化量の一例を示す図である。
【図１２】実施の形態１における組合せフィルタを通す場合と通さない場合との位置成分のデータの波形の一例を示す図である。
【図１３】従来技術との比較を説明するための図である。
【図１４】可変成形型電子線露光装置の動作を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
図１において、描画装置１００は、電子鏡筒１０２、描画室１０３、駆動部１０６、レーザ干渉計３００、位置演算部１０９、フィルタ回路１１０、描画演算回路１１１、及び駆動制御部１１２を備えている。描画装置１００は、電子ビーム２００を用いて試料１０１に所望するパターンを描画する。電子鏡筒１０２は、描画部の一例となる。レーザ干渉計３００は、測定部の一例となる。
【００２１】
電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、副偏向器２０９、及び主偏向器２０８を有している。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、レーザ測長用のミラー１０４が配置される。また、ＸＹステージ１０５上には、描画対象となる試料１０１が載置される。レーザ干渉計３００は、レーザ光源となるレーザヘッド１０７、ＸＹステージ１０５上のミラー１０４、光学系１１３、及び受光部１０８を有している。ここでは、１セットのレーザ干渉計３００が示されているが、ｘ方向用とｙ方向用の少なくとも２セットのレーザ干渉計３００が配置されることは言うまでもない。レーザ干渉計３００は、位置演算部１０９に接続されている。位置演算部１０９は、フィルタ回路１１０に接続されている。駆動制御部１１２は、駆動部１０６に接続され、駆動部１０６は、ＸＹステージ１０５をｘ方向とｙ方向に移動させる。描画演算回路１１１には、駆動制御部１１２及びフィルタ回路１１０が接続されている。
【００２２】
電子銃２０１から放出された電子線２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子線２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子線２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子線２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、副偏向器２０９及び主偏向器２０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。
【００２３】
図２は、ステージ移動の様子を説明するための図である。描画（露光）面は、主偏向器２０８によって電子ビーム２００を偏向可能な短冊状の複数のストライプ領域に仮想分割される。各ストライプ領域が描画単位領域となる。試料１０１にパターンを描画する場合には、１つのストライプ領域上を、ＸＹステージ１０５を駆動部１０６によりストライプ領域の長手方向となる、例えば、ｘ方向に連続移動させながら、主偏向器２０８によって描画したいサブフィールド（ＳＦ）上の基準位置に偏向位置を追従させながら副偏向器２０９で所望のパターンをかかるＳＦ内に描画していく。そして、１つのＳＦの描画が終了すると主偏向器２０８によって次のＳＦ上の基準位置に偏向位置を追従させながら同様に副偏向器２０９で所望のパターンをかかるＳＦ内に描画していく。かかる動作を繰り返して１つのストライプ領域上を、ｘ方向に向かって描画する。そして、１つのストライプ領域を描画し終わったら、ＸＹステージ１０５を駆動部１０６によりＹ方向にステップ送りしてｘ方向（今度は逆向き）に次のストライプ領域の描画動作を同様に行なう。各ストライプ領域の描画動作を蛇行させるように進めることでＸＹステージ１０５の移動時間を短縮することができる。ここで、１つのストライプ領域の描画を進める際には、ＸＹステージ１０５が描画方向（例えば＋ｘ方向）と逆方向（−ｘ方向）に移動するだけで、ｙ方向には移動させなくとも＋ｘ方向に描画が進む。しかし、これでは、上述したようにｙ方向についての微小なゆらぎによる低周波の非線形成分が発生してしまう。
【００２４】
そこで、実施の形態１では、各ストライプ領域の描画を進める際に、ｙ方向に対して、ＸＹステージ１０５が所定の振幅Ａと速度Ｖで振動するように駆動制御する。例えば、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向に進んでいるのであれば、図２の下図に示すように、波状のカーブ（例えば、サイン曲線）を描きながらＸＹステージ１０５が−ｘ方向に進むように駆動制御する。
【００２５】
図３は、フィルタ回路の内部構成を示すブロック図である。レーザ測長システムの一例であるレーザ干渉計３００にて描画室１０３内に設置されたＸＹステージ１０５のｘ方向の位置とｙ方向の位置を測定する。図３では、ｘ方向或いはｙ方向の位置を測定する１組の回路が記載されているが、ｘ方向用とｙ方向用にそれぞれ配置される。
【００２６】
実施の形態１では、特に、ｙ方向の非線形成分を問題視しているので、ｙ方向の位置測定に重点をおいて以下説明する。
【００２７】
かかるｙ方向測定用のレーザ干渉計３００にて測定されたｙ方向の測定値を位置演算部１０９にてｙ方向の位置成分のデータに変換する。そして、所定のカットオフ周波数に設定したローパスフィルタ（以降ＬＰＦという）１２２にかかるｙ方向の位置成分のデータを通過させる。一方で、ＬＰＦ１２２と並列に配置され、ＬＰＦ１２２のカットオフ周波数と同一なカットオフ周波数に設定した１組のハイパスフィルタ（以降ＨＰＦという）１２４とＬＰＦ１２６に、かかるｙ方向の位置成分のデータを通過させる。ＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６は直列に接続される。そして、ＬＰＦ１２２を通過したデータと１組のＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６を通過したデータとを合成部の一例となる加算器１２８で加算し合成する。そして、合成された合成値を描画演算回路１１１に出力する。ｘ方向測定用のレーザ干渉計３００にて測定されたｘ方向の測定値についても同様の処理を行なう。
【００２８】
図４は、本実施の形態１における位置測定方法のフローチャートを示す図である。
Ｓ（ステップ）５０２において、ｙ方向振動制御及び測定工程として、上述したように、駆動制御部１１２によって制御された駆動部１０６は、あるストライプ領域において、ＸＹステージ１０５を例えばｘ方向（第１の方向）に移動させると共に、ｘ方向にステージを移動させながらｘ方向と直交するｙ方向（第２の方向）に速度Ｖと振幅ＡでＸＹステージ１０５が振動するように駆動制御する。これにより、ＸＹステージ１０５上の試料１０１が描画方向（−ｘ方向）に向かって描画される。そして、かかる状態で、ｘ方向のレーザ干渉計３００は、レーザを用いて、ｙ方向に振動しながらｘ方向に移動しているＸＹステージ１０５のｘ方向の移動位置を測定する。ｙ方向のレーザ干渉計３００は、レーザを用いて、ｙ方向に振動しながらｘ方向に移動しているＸＹステージ１０５のｙ方向の移動位置を測定する。すなわち、描画室１０３内に設置されたＸＹステージ１０５上に取付けられたミラー１０４に、レーザ投光部となるレーザヘッド１０７から光学系１１３を介してレーザ光を当てて、反射したレーザ光を、光学系１１３を介して受光部１０８にて受光する。かかるレーザ干渉計３００にて測定された測定値を位置演算部１０９にて位置成分のデータに変換する。ここで、上述したように、かかる位置成分のデータには、非線形誤差成分が内在している。
【００２９】
図５は、ｙ方向の位置と時間との関係を示す図である。ｙ方向について、従来、ステージの駆動制御上は、ステージを移動させていない。そのため、ステージ位置は一定のはずである。しかしながら、実際には、図５（ａ）に示すように、かかるｙ方向に線形成分の微小揺らぎが発生する。レーザ測長の場合、光学的なパス（光路）の問題で非線形誤差成分を含んでしまう。具体的には、レーザ光中に混在している垂直波と水平波とが互いに干渉してしまい非線形誤差を生じさせる。すなわち、レーザ測長システム中のミラー等の反射により垂直波には水平波の成分が、水平波には垂直波の成分が干渉して非線形誤差を発生させてしまう。かかる非線形誤差成分が線形成分に乗ったデータとなってしまう。かかる微小揺らぎが生じている状態でレーザ干渉計３００によりｙ方向のステージの位置を測定すると、測定された位置データに低周波の非線形誤差を含んでしまう。これに対して、実施の形態１のように、ｙ方向に強制的に所定の振幅Ａと所定の速度Ｖによる振動を与えることで、図５（ｂ）に示すように、線形成分の振動位置を測定した際の位置データに含まれる非線形誤差を高周波にすることができる。
【００３０】
非線形成分の発生周波数は、ステージ速度／非線形成分の波長という関係になっている。そして、非線形成分の発生周波数は、例えば、レーザ干渉計３００のレーザ波長λの１／４、すなわち、λ／４が支配的である。その他の周波数、例えば、λ／２等も発生するが、λ／４の成分を除去できれば効果が特に大きい。レーザ干渉計３００のレーザに、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザを用いる場合、Ｈｅ−Ｎｅレーザの波長λは６３３ｎｍとなる。よって、６３３ｎｍ／４＝１５８ｎｍとなる。また、ＬＰＦで非線形成分を除去する際に、ＸＹステージ１０５の位置成分に対して高周波にする場合、例えば、設定周波数は２ｋＨｚ以上が望ましい。よって、波長が１５８ｎｍの非線形成分を２ｋＨｚ以上の周波数とするステージ速度Ｖは、Ｖ≧１５８×１０−６ｍｍ×２０００Ｈｚ＝０．３ｍｍ／ｓとなる。よって、ｙ方向へ振動させる際のステージ速度Ｖは、例えば０．３ｍｍ／ｓ以上が望ましい。
【００３１】
また、振幅Ａは、描画に影響を与えない範囲が望ましい。すなわち、副偏向器２０９で偏向可能な幅にすることが望ましい。例えば、数μｍ〜数十μｍが望ましい。
【００３２】
図６は、ｘ方向の出力と位置との関係を示す図である。ｘ方向について、理想的には測定器から被測定物までの距離とその位置データは完全なリニアリティ（線形）の関係になるはずである。すなわち、位置の変化とその出力は、比例しているはずである。しかしながら、図６に示すように、レーザ測長の場合、光学的なパス（光路）の問題で非線形誤差成分を含んでしまう。よって、かかる非線形誤差成分が線形成分に乗ったデータとなってしまう。
【００３３】
Ｓ５０４において、非線形誤差成分除去工程として、測定工程により測定されたｙ方向の測定値から非線形誤差成分を除去する。通常、かかる非線形誤差成分は、ＸＹステージ１０５の位置成分に対して高周波にしたため、第１のフィルタとしてＬＰＦ１２２を通過させることで、レーザ干渉計３００のｙ方向の測定値から変換された位置成分のデータから、所定のカットオフ周波数で高周波領域の非線形誤差成分を含む周波数領域を減衰させる。ｘ方向についても同様に測定されたｘ方向の測定値から非線形誤差成分を除去する。
【００３４】
図７は、ＬＰＦ通過後の位置成分のデータの周波数に対するゲインと位相の関係を示す図である。
図７（ａ）に示すように、ＬＰＦ１２２を所定のカットオフ周波数に設定することで、ｙ方向のレーザ干渉計３００の測定値から変換された位置成分のデータから、高周波領域の非線形誤差成分を含む周波数領域を減衰させ、実質的に除去することができる。しかし、図７（ｂ）に示すように、ＬＰＦ１２２を通過させることで、ｙ方向の位置成分のデータに位相遅れが生じてしまう。このままＬＰＦ１２２を通過したデータに基づいてＸＹステージ１０５のｙ方向の位置を判断すると位相遅れによりリアルタイム性が劣化し、後述するビーム照射位置にずれが生じてしまう恐れがある。
【００３５】
Ｓ５０６において、位相修正用成分形成工程として、上述した位相遅れを修正するデータ成分を形成する。第２のフィルタとしてＨＰＦ１２４が、ＬＰＦ１２２と並列に接続され、ＬＰＦ１２２と同じカットオフ周波数でかかる測定値からＬＰＦ１２２が減衰させる周波数領域以外の成分を減衰させる。
【００３６】
そして、第３のフィルタとしてＬＰＦ１２６が、ＨＰＦ１２４と直列に接続され、ＬＰＦ１２２と同じカットオフ周波数でかかる測定値からＬＰＦ１２２が減衰させる周波数領域の成分と同じ周波数領域の成分を減衰させる。
【００３７】
図８は、１組のＨＰＦとＬＰＦとを通過後のｙ方向の位置成分のデータの周波数に対するゲインと位相の関係を示す図である。
図８（ｂ）に示すように、ＨＰＦ１２４を通過させることで、ｙ方向の位置成分のデータの位相が速まる。そして、図８（ａ）に示すように、ＬＰＦ１２２が減衰させる周波数領域以外の成分を減衰させておく。さらに、ＬＰＦ１２６を通過させることで、ＬＰＦ１２２が減衰させる周波数領域の成分と同じ周波数領域の成分を減衰させておく。かかる位相を早め、かつＬＰＦ１２２と同じカットオフ周波数で両側の周波数領域を減衰させた位置成分のデータを形成する。
【００３８】
Ｓ５０８において、位相修正工程として、ＬＰＦ１２２を用いた結果、ｙ方向の位置成分のデータに生じた位相遅れを修正する。合成部の一例となる加算器１２８が、ＬＰＦ１２２を通過したレーザ干渉計３００のｙ方向の測定値から変換された位置成分のデータと、ＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６とを通過したレーザ干渉計３００のｙ方向の測定値から変換された位置成分のデータとを加算して合成し、合成された合成値を描画演算回路１１１に出力する。
【００３９】
図９は、ＬＰＦを通過後のｙ方向の位置成分のデータと１組のＨＰＦとＬＰＦとを通過後のｙ方向の位置成分のデータとを合成したデータの周波数に対するゲインと位相の関係を示す図である。
図９（ｂ）に示すように、２つのデータを加算して合成することで、位相遅れを修正し、位相遅れが始まる周波数領域を高周波側にずらすことができる。また、図９（ａ）に示すように、ゲインの減衰開始位置も若干高周波側にずらすことができる。
【００４０】
必要な周波数領域におけるゲインと位相がずれないようにＬＰＦ１２２とＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６のカットオフ周波数を調整することで、位相ずれを抑えながらｙ方向位置の非線形誤差成分を除去することができる。
【００４１】
ここで、ＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６は、どちらを上流側（１次側）に配置しても構わない。すなわち、ＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６の順序はどちらが先でも構わない。どちらを上流側に配置しても同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、フィルタ回路１１０は、デジタルフィルタとして構成することができる。例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）内にプログラムとして組み込まれても構わない。言い換えれば、「フィルタ部」は、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。
【００４３】
図１０は、デジタルフィルタの伝達関数式を示す図である。
カットオフ周波数をｆｎ、時定数をτｎ（但し、τｎ＝１／（２πｆｎ））、ラプラス演算子をＳとして、図９（ｂ）に示すように、ＬＰＦ１２２の伝達関数式は、１／（１＋τ１・Ｓ）で示すことができる。同様に、ＨＰＦ１２４の伝達関数式は、τ２・Ｓ／（１＋τ２・Ｓ）で示すことができる。同様に、ＬＰＦ１２６の伝達関数式は、１／（１＋τ３・Ｓ）で示すことができる。よって、図１０（ａ）に示すように、フィルタ部１１０全体の組み合わせデジタルフィルタの伝達関数Ｇ（Ｓ）＝１／（１＋τ１・Ｓ）＋τ２・Ｓ／（１＋τ２・Ｓ）・１／（１＋τ３・Ｓ）で示すことができる。
【００４４】
ここで、ＬＰＦ１２２とＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６のカットオフ周波数は、同一のカットオフ周波数が望ましい。ただし、上述したような非線形誤差成分の除去と位相遅れの修正効果が認められる範囲での若干のずれを排除するものではない。同一のカットオフ周波数の場合、τ１＝τ２＝τ３となる。
【００４５】
図１１は、本実施の形態１におけるフィルタを通過後のｙ方向についてのゲインの変化量と位相の変化量の一例を示す図である。図１１では、一例として、ＬＰＦ１２２のカットオフ周波数ｆ１とＨＰＦ１２４のカットオフ周波数ｆ２とＬＰＦ１２６のカットオフ周波数ｆ３をどれも５ｋＨｚとした場合、どれも３ｋＨｚとした場合、どれも１ｋＨｚとした場合、の３通りについて、周波数ｆが１００Ｈｚの位置におけるゲインの変化量と位相の変化量、及び周波数ｆが６．３ｋＨｚの位置におけるゲインの変化量と位相の変化量を示している。
【００４６】
図１１の例では、カットオフ周波数をどれも１ｋＨｚとした場合、例えば、位置検出において必要な周波数１００Ｈｚの位置におけるゲインの変化量と位相の変化量がほとんど無い中で、非線形誤差成分にあたる周波数６．３ｋＨｚの位置におけるゲインの変化量が大きい（３２％に減衰）ことがわかる。よって、本実施の形態１における組合せフィルタを通過させることで、非線形誤差成分を除去できると共に、位相遅れを改善することができる。
【００４７】
図１２は、本実施の形態１における組合せフィルタを通す場合と通さない場合との位置成分のデータの波形の一例を示す図である。図１２（ａ）には、フィルタＯＦＦ、すなわち、組合せフィルタを通さない場合の位置成分のデータの波形の一例が示されている。図１２（ａ）では、非線形誤差成分により波形の振幅が大きく振れていることがわかる。これに対し、フィルタＯＮ、すなわち、本実施の形態１における組合せフィルタを通すことにより、図１２（ｂ）に示すように非線形誤差成分が除去され、波形の振幅が小さくなった様子がわかる。
【００４８】
以上のように、ｙ方向用に所定のカットオフ周波数に設定されたＬＰＦ１２２にｙ方向の測定値を通過させることで、測定されたｙ方向の測定値から非線形誤差成分を除去する。一方、ｙ方向用に所定のカットオフ周波数と同一なカットオフ周波数に設定された１組のＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６にｙ方向の測定値を通過させることで、ＬＰＦ１２２を用いた結果、ｙ方向の測定値に生じた位相遅れを修正する。
【００４９】
以上の動作をｘ方向についても同様に行なう。これにより、ｘ方向についても非線形誤差成分を除去し、位相遅れを修正することができる。
【００５０】
以上のように、位相遅れが修正され、非線形誤差成分が除去されたｘ方向とｙ方向の位置成分のデータを描画演算回路１１１が入力することで、入力された位置成分のデータでＸＹステージ１０５の位置を高精度に検出することができる。よって、描画演算回路１１１は、かかる高精度な位置データにより高精度なパターン位置精度を実現することができる。
【００５１】
Ｓ５１０において、描画工程として、描画演算回路１１１は、電子ビーム２００が偏向されて、描画室１０３内で連続移動するＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に追従して照射されるように主偏向器２０８及び副偏向器２０９を制御する。電子鏡筒１０２内の各構成で構成される描画部は、フィルタ回路１１０を通過したＸＹステージ１０５の移動位置データを用いて、試料１０１に電子ビーム２００を照射することによってパターンを描画する。
【００５２】
図１３は、従来技術との比較を説明するための図である。図１３（ａ）には、従来技術として、本実施の形態１における組合せフィルタを通さないで電子線露光を行なった場合を示している。非線形誤差成分により正確なＸＹステージ１０５の位置が測定できないため、ＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置も正確に特定することができない。その結果、電子線のショット位置がずれてしまう。図１３（ａ）では、位置ずれによりパターンが断線している様子を示している。これに対し、本実施の形態１における組合せフィルタを通すことにより、非線形誤差成分が除去され、高精度なＸＹステージ１０５の位置を測定することができる。その結果、図１３（ｂ）に示すように、電子線のショット位置にずれがなく、所望する位置に所定のパターンを描画することができる。
【００５３】
なお、ｙ方向への強制振動では、ｙ方向への最大振幅時と−ｙ方向への最大振幅時に速度が０になるため、かかる両点付近では試料１０１へのビーム照射を回避するとなお好適である。
【００５４】
また、本実施の形態１における組合せフィルタを通すことによる効果として、さらに、デジタルノイズを低減させることもできる。かかるデジタルノイズとして、例えば、レーザ干渉計３００の位置データのＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ  Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  Ｂｉｔ）がゆらぐことにより位置誤差が生じてしまうものが挙げられる。本実施の形態１における組合せフィルタを通すことによりＬＳＢのゆらぎがなくなり位置精度を向上させることができる。
【００５５】
実施の形態２．
実施の形態１では、例えば、ｘ方向に移動しながらｙ方向に強制振動を加えることで、ｙ方向の非線形誤差成分を除去する例について説明したが、これに限るものではない。実施の形態２では、例えば、ステップアンドリピート動作をしながら停止した状態で描画する場合について説明する。装置構成は、図１及び図３と同様である。また、位置測定方法は、図４のＳ５０２について、「ｙ方向」を「ｘ，ｙ方向」と読み替えた場合と同様である。ステップアンドリピート動作をしながら停止した状態で描画する場合にも上述した描画装置１００は使用することができる。かかる動作方法で描画する場合には、描画する位置において、ステージの駆動制御上は、ｘ，ｙ方向にステージを移動させていない。そのため、ステージ位置は一定のはずである。しかしながら、実際には、かかるｘ，ｙ方向にも微小揺らぎが発生し得る。これでは、上述したようにｘ，ｙ方向についての微小なゆらぎによる低周波の非線形成分が発生してしまう。そのため、フィルタでかかる両方向の非線形成分を除去することが困難となる。
【００５６】
よって、かかる動作で描画する場合には、ステージを停止させるべき位置で、ｘ方向とｙ方向の両方に図５（ｂ）で示したような強制振動を加える。かかる強制振動により、ｘ方向とｙ方向の両方の非線形誤差成分の周波数を高周波にすることができる。強制振動の振幅や速度は例えばｙ方向だけについて行なう上述した例と同様で構わない。
【００５７】
Ｓ５０２において、ｘ，ｙ方向振動制御及び測定工程として、上述したように、駆動制御部１１２によって制御された駆動部１０６は、あるストライプ領域において、ＸＹステージ１０５を例えばｘ方向（第１の方向）にステップアンドリピート動作させる。そして、ステップ後の従来停止させる位置において、ｘ方向と、ｘ方向に直交するｙ方向（第２の方向）に、それぞれ速度Ｖと振幅ＡでＸＹステージ１０５が振動するように駆動制御する。かかる状態で描画する。そして、かかる状態で、ｘ方向のレーザ干渉計３００は、レーザを用いて、ｘ方向に振動しているＸＹステージ１０５のｘ方向の移動位置を測定する。ｙ方向のレーザ干渉計３００は、レーザを用いて、ｙ方向に振動しているＸＹステージ１０５のｙ方向の移動位置を測定する。すなわち、描画室１０３内に設置されたＸＹステージ１０５上に取付けられたミラー１０４に、レーザ投光部となるレーザヘッド１０７から光学系１１３を介してレーザ光を当てて、反射したレーザ光を、光学系１１３を介して受光部１０８にて受光する。かかるレーザ干渉計３００にて測定された測定値を位置演算部１０９にて位置成分のデータに変換する。ここで、上述したように、かかる位置成分のデータには、非線形誤差成分が内在している。
【００５８】
Ｓ５０４において、非線形誤差成分除去工程として、測定工程により測定されたｘ，ｙ方向の測定値から非線形誤差成分を除去する。通常、かかる非線形誤差成分は、ＸＹステージ１０５の位置成分に対して高周波にしたため、第１のフィルタとしてＬＰＦ１２２を通過させることで、レーザ干渉計３００のｙ方向の測定値から変換されたそれぞれの位置成分のデータから、所定のカットオフ周波数で高周波領域の非線形誤差成分を含む周波数領域を減衰させる。ｘ方向についても同様に測定されたｘ方向の測定値から非線形誤差成分を除去する。
【００５９】
Ｓ５０８において、位相修正工程として、ＬＰＦ１２２を用いた結果、ｙ方向の位置成分のデータに生じた位相遅れを修正する。合成部の一例となる加算器１２８が、ＬＰＦ１２２を通過したレーザ干渉計３００のｙ方向の測定値から変換された位置成分のデータと、ＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６とを通過したレーザ干渉計３００のｙ方向の測定値から変換された位置成分のデータとを加算して合成し、合成された合成値を描画演算回路１１１に出力する。ｘ方向についても同様にｘ方向の位置成分のデータに生じた位相遅れを修正する。
【００６０】
以上のように、位相遅れが修正され、非線形誤差成分が除去されたｘ方向とｙ方向の位置成分のデータを描画演算回路１１１が入力することで、入力された位置成分のデータでＸＹステージ１０５の位置を高精度に検出することができる。よって、描画演算回路１１１は、かかる高精度な位置データにより高精度なパターン位置精度を実現することができる。
【００６１】
Ｓ５１０において、描画工程として、描画演算回路１１１は、電子ビーム２００が偏向されて、描画室１０３内で強制振動するＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に追従して照射されるように主偏向器２０８及び副偏向器２０９を制御する。電子鏡筒１０２内の各構成で構成される描画部は、フィルタ回路１１０を通過したＸＹステージ１０５の移動位置データを用いて、試料１０１に電子ビーム２００を照射することによってパターンを描画する。そして、描画後は、次の位置にステップ移動して同様の動作を行なう。
【００６２】
以上のように、図４のＳ５０２について、「ｙ方向」を「ｘ，ｙ方向」と読み替えて、図４に示したｘ，ｙ方向振動制御及び測定工程（Ｓ５０２）と非線形誤差成分除去工程（Ｓ５０４）と位相修正用成分形成工程（Ｓ５０６）との各工程を実施することで、ステップアンドリピート動作をしながら停止した状態で描画する場合にも、ｘ方向とｙ方向の両方について、上述したｙ方向の位置測定における効果と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
以上の説明において、各実施の形態では、電子ビームを用いているが、これに限るものではなく、イオン等を含めた荷電粒子線でも構わない。また、描画装置として、可変成形型電子線描画装置を一例として記載したが、これに限るものではなく、可変させない電子線を用いる描画装置であっても構わない。
【００６４】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００６５】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
【００６６】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての位置測定装置、描画装置及び位置測定方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６７】
１００  描画装置
１０１，３４０  試料
１０２  電子鏡筒
１０３  描画室
１０４  ミラー
１０５  ＸＹステージ
１０６  駆動部
１０７  レーザヘッド
１０８  受光部
１０９  位置演算部
１１０  フィルタ回路
１１１  描画演算回路
１１２  駆動制御部
１１３  光学系
１２２，１２６  ＬＰＦ
１２４  ＨＰＦ
１２８  加算器
２００  電子ビーム
２０１  電子銃
２０２  照明レンズ
２０３，２０６，４１０，４２０  アパーチャ
２０４  投影レンズ
２０５  偏向器
２０７  対物レンズ
２０８  主偏向器
２０９  副偏向器
３００  レーザ干渉計
３３０  電子線
４１１  開口
４２１  可変成形開口
４３０  荷電粒子ソース
【図１】
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【図２】
2010219481.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１２】
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